Enunciado

Considere o arranjo mostrado na Fig. P5.127. O tanque A tem volume igual a 100 litros e contém vapor saturado de R - 134 a a 30 ° C . Quando a válvula é entreaberta, o refrigerante escoa vagarosamente para o cilindro B é 200   k P a . Calor é transferido, durante este processo, de modo que a temperatura de todo o refrigerante é mantida constante e igual a 30 ° C . Admitindo que, no estado final, a pressão no R - 134 a é uniforme e igual a 200   k P a , calcule o calor transferido no processo.

Passo 1

Oi pessoal, tudo bem?

Galera, temos um tanque A que está fornecendo o refrigerante R - 134 a para o conjunto cilindro e pistão sobe temperatura constante. Nosso trabalho será determinar o calor transferido neste processo.

Para determinar o calor transferido em um processo temos que utilizara a equação do balanço energético:

Q = m u 2 - u 1 + W

E para determinar o calor temos que calcular o trabalho realizado no processo.

Para o trabalho temos que utilizar a fórmula da área integrável do trabalho:

W = ∫ P d V = P ∙ Δ V = P m ∙ v 2 - v 1

Já escrevi a fórmula em função do volume específico, pois, será por meio das tabelas que encontraremos o volume final.

Passo 2

Vamos começar calculando o trabalho realizado.

Como dito no passo 1 temos que encontrar o volume específico final e também calcular a massa do sistema.

Para isto, vamos utilizar cada condição de estado.

Como estaremos olhando nas tabelas vamos aproveitar e pegar também a energia interna u de cada estado.

Para o estado 1 temos:

T 1 = 30 ° C e x = 1 , olhando na tabela B . 5.1 :

v 1 = 0,02671 m 3 k g   e   u 1 = 394,48 k J k g

Neste momento já estamos prontos para encontrar a massa do sistema, logo:

Convertendo o volume inicial V 1 = 100 L ∙ 10 - 3 = 0,1   m 3

m = V 1 v 1 = 0,1 0,02671 = 3,744   k g

Para o estado final 2, fica:

T 2 = 30 ° C e P 2 = 200   k P a olhando na tabela B . 5.2 :

v 2 = 0,11889 m 3 k g e u 2 = 403,1 k J k g .

Passo 3

Variáveis encontradas, temos que o trabalho fica:

W = P m v 2 - v 1

W = 200 ∙ 3,744 0,11889 - 0,02671

W = 69,02   k J

Passo 4

Para o cálculo do calor, temos:

Q = m u 2 - u 1 + W

Substituindo valores:

Q = 3,744 ∙ 403,1 - 394,48 + 69,02  

Q = 101,3   k J

É isso galera, valeu!

Resposta

Q = 101,3   k J

Ver Outros Exercícios desse livro

Exercícios de Livros Relacionados

Qual é a diferença entre vibração determinística e vibração aleatória? De dois exemplos práticos de cada uma.
Qual é a diferença entre um sistema discreto e um sistema contínuo? É possível resolver qualquer problema de vibração como um sistema discreto?
Dê dois exemplos de maus e dois de bons efeitos da vibração.
Defina essas termos: ciclo, amplitude, ângulo de fase, frequência linear, período e frequência natural.
Qual é a relação entre τ , ω e f ?